?科学?家发现神秘暗物质震惊全球 揭开宇宙奥秘

2016-02-03

                         2月2日消息,据媒体报道,暗物质的神秘面纱,科学家一直想要揭开。最近,研究人员说他们接近发现谜一样被称为“暗物质”的无形物质。


  研究人员说,国际太空站上安装的一个设备搜集的数据同暗物质存在的理论相符合,但是还需要一段时间才能够得出确切的结论。
  这台在太空站上的仪器名为阿尔法磁谱仪被用来在宇宙中寻找高能量粒子。阿尔法磁谱仪搜集到的数据可能是首次显示暗物质存在的证据。该仪器并不能直接对暗物质定位,但是能够在宇宙中寻找暗物质粒子相撞后产生的残碎物。


  佩鲁贾大学的物理教授AMS项目的发言人罗伯托·巴蒂斯顿表示,可能还需要很多年才能有确切结果。
  宇宙的大部分由这种有质量却不可见的暗物质组成。虽然用望远镜直接看不到暗物质,但是天文学家根据重力产生的效应得知在已经发现的宇宙中有大量暗物质的存在。
  除此之外,科学家还通过恒星来观察暗物质的存在。


  这张天体物理学家-艺术家的概念图描绘了一颗极高速恒星远离一个螺旋星系的可见部分
  天文学家发现了一颗迅速逃离银河系的超快恒星,这或可能提供银河系某些最神秘细节的信息——从银河系中央巨大的黑洞到最远处不可见的暗物质“光晕”。
  这个所谓的“极高速”恒星相对太阳系以230万千米每小时的速度移动,大约是一颗典型恒星速度的3倍,这项最新研究这样显示。这颗恒星距离地球42400光年,位于银河系银盘上方,正在超环绕银河系的暗物质光晕漫游。


  “我们无法看到暗物质光晕,但它的引力作用会对恒星造成影响。”研究首席作者、美国犹他大学的郑正(Zheng Zheng)这样说道。“恒星的轨道和速度受到银河系不同部分的引力的影响,我们由此可以获得新的见解。”
  暗物质得名于它既不吸收光也不放射光,使得利用望远镜几乎无法直接观测到它。但是天文学家知道这种神秘物质的存在是因为它的引力会拖拽我们能够看到和触摸到的“正常”物质。事实上,科学家们认为暗物质组成了宇宙所有物质的80%。其中很多集中在环绕类似银河系的星系光晕里。
  在天文学和物理学领域,暗物质仍然是一个谜。我们知道暗物质的存在,但是并不知道其由什么样的粒子构成。


  天文学家发现在遥远的星系团附近存在一个神秘的信号,目前科学家对这个信号的解释仍然没有进展,由于信号强度非常微弱,因此有研究人员指出这可能是暗物质的信号。


  当我们观测星系团时,其周围可能充满了暗物质,如果周围的物质质量足够大,那么其的光线就会被扭曲,科学家就是通过这个方法来估算质量,但计算结果却暗示可见物质的质量无法匹配计算结果,暗示了这里还存在很大一部分无法被观测到的质量,这些物质就是暗物质。
  暗物质可以与外界发生引力作用,但我们察觉不到暗物质粒子的构成,根据目前我们对暗物质的研究成果,暗物质被认为是由非重子物质构成,由于这种物质不参与电磁辐射的相互作用,因此我们无法通过射电望远镜看到它们。


  天文学家假设,宇宙中85%的物质属于暗物质,而且它不与光相互作用(因而很难探测)。人们推测有暗物质的存在,因为可见物质无法解释天文学家所观测到的引力作用。
  本次出现在遥远星团中的神秘信号主要以X射线辐射为主,具有特定的能量,似乎这里没有目前已知的反应过程,因此科学家推测其可能与暗物质有关。事实上星系可以通过引力作用形成星系团,比较著名的要数本地星系团,其中包含了银河系和仙女座星系,而本地星系团中还存在大约三十多个其他星系,因此其内部拥有较复杂的引力环境。


  其中就存在庞大的暗物质群,科学家认为星系等“宇宙岛”周围弥散着大量的暗物质,星系与星系之间并不是虚空的,实际上充满了一些气体,其形成于数十亿年前的超新星爆发,因此我们通过X射线观测手段也能有所收获。哈佛大学史密森天体物理中心天文学家已经探测到X射线的信号,其存在不同的强度,其中一种辐射可能来自暗物质,能量范围在3.56 keV左右。不过,要解开这个谜团还有很多的研究工作要做。
  美国科学家发布的一项最新研究结果表明,神秘的暗物质可能就隐藏在地球上。这一有待证实的新发现让科学界为之一振。


  暗物质虽然自从被提出以来就神龙见首不见尾,但其隐藏了许多现代物理学的秘密——宇宙的起源和组成、基本粒子的性质、时间的流逝等,涉及相对论、量子力学等物理学中最高深的理论,其重要性可想而知。
  宇宙中仅5%是可见物质。它是1934年瑞士天文学家弗里兹·兹威基在研究星系团中星系的轨道速度时,为了解决“缺失的物质”问题而提出的概念。当时兹威基经过计算认为,星系的平均质量实际上比根据其亮度计算出的质量大160倍,这就意味着绝大多数物质是不可见的。


  起初,兹威基的结论没引起重视,直到约40年后,人们在研究星系中恒星的运动时遇到类似的困难,暗物质的说法才逐渐获得认可。目前,天文学领域很多证据都支持暗物质存在的说法,包括引力透镜(光线在经过星体边缘时受引力场作用发生偏折的现象)研究和宇宙膨胀率。
  说到暗物质,这里不得不提到它的“近亲”——暗能量。两者很容易混淆。暗能量是人们在建立宇宙的膨胀模型中提出的假想,指一种充溢空间的、具有负压强的能量,它很好地解释了已被哈勃望远镜证实的宇宙加速膨胀的现状。与暗物质相比,暗能量在分布范围上广得多,占据着宇宙结构的绝大部分。


  这次发现是美国明尼苏达大学物理学与天文学院助理研究员安吉拉·莱瑟特与她所在的团队的收获,他们的实验数据源于一个深埋在地下的暗物质探测器——CDMS探测器。该探测器被埋在明尼苏达深达700米的地下,以周围的岩石、塑料、铅、铜等物质来阻止暗物质之外的正常微粒到达探测器,这样可能与暗物质相混淆的宇宙射线和其他粒子就被排除在外了。探测器本身不大,跟冰球相仿,主要由锗元素和硅元素构成。
  探测器的构造是基于这样的原理:暗物质主要由“弱相互作用粒子”(WIMP)组成,这种粒子能和锗原子或硅原子发生核反应,产生的特定信号能被探测器捕捉到。一旦观测到信号,就可以确定有WIMP穿过探测器,即“暗物质来了”。研究人员已确认有两个信号可能与暗物质有关。对科学家们来说,此次实验尽管不能完全确定暗物质的存在,却在提高探测精度方面取得了可喜的进步。


  需要指出的是,这并不是第一次有研究声称可能发现暗物质。2007年,位于意大利首都罗马附近的巨石峰国家实验室曾发布消息,称探测到了WIMP,一时间引起轰动。但后来有多位学者对巨石峰国家实验室使用的DAMA探测器提出质疑,最终这一发现没有获得科学界认同。
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